2025版高考物理二轮复习 教材情境4 基于教材实验的“科学实验”命题

教材情境4基于教材实验的“科学实验”命题高考专题辅导与测试·物理

情境解读：从近几年的高考物理实验题的设置来看，特别重视实验能

力的培养和提高。因此要做好教材中规定的基本实验，充分理解和掌握实

验的内容，在此基础上，能利用已学知识、原理和方法在题设的条件和情

境下，按照题设的要求制定出实验方案、选择实验器材、安排实验步骤、

设计实验数据的处理方法及实验误差分析，逐渐提高实验迁移能力、解决

简单新颖情境实验的能力。【真题1】

（2024·海南高考14题节选）为验证两个互成角度的力的合成

规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、木板、刻度

尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验。（Ⅱ）如图甲、乙所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻

质小圆环，将两细线系在小圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两

个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心位置为O点，

拉力F1和F2的方向分别过P1和P2点，大小分别为F1＝3.60

N、F2＝2.90

N；改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到O点，在拉力F的方向上

标记P3点，拉力的大小为F＝5.60

N，请完成下列问题：①在图乙中按照给定的标度画出F1、F2和F的图示，然后按平行四边形定

则画出F1、F2的合力F'。答案：①见解析图（Ⅰ）用图钉将白纸固定在水平木板上；②比较F和F'，写出可能产生误差的两点原因：

⁠

⁠。解析：①根据F1、F2与F的方向和大小作出的力的图示如下图所示。②由图可知F与F'不完全重合，该误差的原因可能是没有做到弹簧测力计、细线、橡皮条都与木板平行；读数时没有正视弹簧测力计。没有做到弹簧测力计、细

线、橡皮条都与木板平行；读数时没有正视弹簧测力计衔接分析

本题来源于人教版必修第一册P73，实验“探究两个互成角度的力的

合成规律”，考查教材原型实验的实验目的、实验原理、实验操作及产生

误差的原因。【真题2】

（2024·广西高考11题）单摆可作为研究简谐运动的理想

模型。（1）制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式

的目的是要保持摆动中

不变；解析：

选择图甲方式的目的是要保持摆球摆动中摆长不变。（2）用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径

为

cm；解析：

摆球直径为d＝10

mm＋6×0.1

mm＝10.6

mm＝1.06

cm。摆长1.06（3）若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空

气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放

时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系

为

⁠。

衔接分析

本题来源于人教版物理选择性必修第一册P51，实验：用单摆测量重

力加速度，考查教材原型实验的实验原理及游标卡尺的读数。【真题3】

（2024·北京高考16题）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。（1）关于本实验，下列做法正确的是

（填

选项前的字母）。A.

实验前，调节装置，使斜槽末端水平B.

选用两个半径不同的小球进行实验C.

用质量大的小球碰撞质量小的小球AC解析：

实验要求小球从斜槽末端离开后做平抛运动，因此斜槽

末端需要水平，A正确；实验时需要选择半径相同的小球发生一维对

心碰撞，B错误；为使碰撞后质量为m1的小球不反弹而从斜槽末端水

平离开，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，C正确。（2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的

小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。

然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球

从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记

为M、N和P（P为质量为m1的小球单独滑落时的平均落点）。a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点：

；答案：见解析答案：见解析b.分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允

许范围内，若关系式

成立，即可验证碰

撞前后动量守恒。m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

（3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O'点，两点间距等于小球的

直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与

静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A'，小球

2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M，弦长AB

＝l1、A'B＝l2、CD＝l3。推导说明，m、M、l1、l2、l3满足

⁠关系即可验证

碰撞前后动量守恒。ml1＝－ml2＋Ml3

答案：推导过程见解析衔接分析

本题源于鲁科版物理选择性必修第一册P18，科学验证：动量守恒定

律，主要考查教材原型实验的实验原理与设计、实验步骤、实验的拓展。【真题4】

（2024·湖北高考11题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖

的折射率，具体步骤如下：①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆

柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧

轮廓线，如图a所示。②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆

弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量

MM'、PP'的长度x和y。⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作

出y-x图像，如图b所示。（1）关于该实验，下列说法正确的是

（单选，填标号）。A.

入射角越小，误差越小B.

激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差C.

选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显解析：

在本实验中，为了减小测量误差，入射角应适当大些，

因为入射角越大，折射角也越大，则入射角和折射角的测量误差都

会减小，从而使折射率的测量误差减小，A错误；与插针法相比，激

光的平行度好，能更准确地确定入射光线和折射光线，从而更有利

于减小实验误差，B正确，选择圆心O点作为入射点，是因为便于计

算，并不是因为此处的折射现象最明显，C错误。B（2）根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为

⁠

（保留三位有效数字）。

1.58（1.56～1.60均可）（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的

测量结果